【摘 要】
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硒是人体和动物所必需的微量元素,它在环境介质中的迁移转化和生物有效性取决于硒的赋存形态。环境中,硒主要以四价的亚硒酸盐和六价的硒酸盐两种含氧阴离子形态存在,其中四价硒的毒性更大,对水生生物构成更大的风险。但由于硒对pH、氧化还原电位、光照等环境因素的敏感性,异位监测难以准确反映硒在水体、土壤等介质中的实际情况,有必要发展能够反映实际污染状况的原位监测技术。梯度扩散薄膜技术(DGT)是基于菲克扩散第
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目(41771271):原位研究水稻根际微环境对重金属释放与生物有效性的影响机制; 国家科技重大专项水专项子课题(2017ZX07302-001-01):基于DGT理论的水生态环境监测评估技术研发;
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硒是人体和动物所必需的微量元素,它在环境介质中的迁移转化和生物有效性取决于硒的赋存形态。环境中,硒主要以四价的亚硒酸盐和六价的硒酸盐两种含氧阴离子形态存在,其中四价硒的毒性更大,对水生生物构成更大的风险。但由于硒对pH、氧化还原电位、光照等环境因素的敏感性,异位监测难以准确反映硒在水体、土壤等介质中的实际情况,有必要发展能够反映实际污染状况的原位监测技术。梯度扩散薄膜技术(DGT)是基于菲克扩散第一定律的新型原位环境监测技术,不仅可以定量化监测特定污染物的浓度,还能利用二维高分辨特性,获取根际-土壤界面亚毫米尺度上的原位精细分布特征。本文采用两步法合成了巯基、氨基双改性SBA-15介孔硅材料,采用聚丙烯酰胺胶溶液制备成吸附胶,胶体具备颗粒分布均匀、韧性强、延展性好等特点。经实验室表征,在72 h的实验过程中,SBA-DGT对四价硒呈良好的线性吸附(r2>0.997),而几乎不吸附六价硒(<5%)。此外,即使在六价硒含量十倍于四价硒的情况下,该技术也能准确实现对四价硒的选择性测定。在pH 3.6-8以及离子强度0.1-200 mmol L-1条件下,SBA-DGT均能保持良好的检测性能,并且该方法的检出限仅为0.03 μg L-1,满足了低硒样品的测定要求。SBA-DGT的有效吸附容量约为26μg,吸附胶的储存时间约为3个月。为进一步验证新型DGT方法的适用性,本文选取了南京羊山湖、南京城市污水处理厂以及恩施清江三种比较典型的水体,结合主动采样技术,考察水体中硒的形态及含量。结果表明,水体中硒的浓度约为1-3μg L-1,并且主要以六价硒形态存在;恩施清江水体中硒的浓度略高于其他地区,但未出现污染超标情况。基于吸附材料粒径小,在吸附胶表面分布均匀的特性,进一步结合氧气平板光极技术,成功实现水稻根际四价硒和氧气的同步二维高分辨分布特征研究。结果表明,水稻根际存在明显的根际好氧区和土壤厌氧区,在水稻根际2mm范围内土壤中,四价硒的通量明显高于非根际土壤,说明水稻根系泌氧行为可以促进对土壤中四价硒的吸收利用。可见,SBA-DGT为研究硒的赋存和归趋提供了有效的技术手段,为建立硒的环境危害性评价机制提供了数据支撑。
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